Dikkat Seti Değişen Görev: Farelerde Bilişsel Esneklik bir ölçün
Summary
Bu protokolün amacı bu tür farelerde prefrontal korteks-aracılı bilişsel esneklik değerlendirmek için görev (AST) vites dikkat set olarak bir davranış tahlil yapmaktır.
Abstract
Cognitive impairment, particularly involving dysfunction of circuitry within the prefrontal cortex (PFC), represents a core feature of many neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders, including depression, post-traumatic stress disorder, schizophrenia and autism spectrum disorder. Deficits in cognitive function also represent the most difficult symptom domain to successfully treat, as serotonin reuptake inhibitors and tricyclic antidepressants have only modest effects. Functional neuroimaging studies and postmortem analysis of human brain tissue implicate the PFC as being a primary region of dysregulation in patients with these disorders. However, preclinical behavioral assays used to assess these deficits in mouse models which can be readily manipulated genetically and could provide the basis for studies of new treatment avenues have been underutilized. Here we describe the adaptation of a behavioral assay, the attentional set shifting task (AST), to be performed in mice to assess prefrontal cortex mediated cognitive deficits. The neural circuits underlying behavior during the AST are highly conserved across humans, nonhuman primates and rodents, providing excellent face, construct and predictive validity.
Introduction
Görev (AST) vites dikkat seti önce 1,2, bir on yıl sıçanlarda dikkat ve bilişsel esneklik bir ölçüsü olarak geliştirilmiştir. AST insanlarda ve insan olmayan primatlarda 3,4 bilişsel işlev bozukluğunu tanımlamak için kullanılan Cambridge Nöropsikolojik test Otomatik Pil (Cantab) olarak extradimensional / Boyutlararası bileşen sonra modellenmiştir. Basit kuralları öğrenmek için yeteneği bozulmadan kalır iken, öğrenme açıkları (kurallar, nöropsikiyatrik bozukluklar (örneğin, şizofreni, obsesif kompulsif bozukluk, depresyon) çeşitli muzdarip hastalarda bulunan nörodejeneratif hastalıkların değişti bir yanıt değiştirmek için, yani, Parkinson hastalığı) ve ön-frontal korteks 5 lezyonları olan hastalarda. Daha genel olarak, bu hastaların kognitif esneklik açıklarını sahip olduğu tarif edilmektedir. Benzer açıkları insan olmayan primatlar ve kemirgenler lezyonlar t hem de gösterilmiştirprefrontal korteks o 1,6-8 kaynaklı edilmiştir. Bu açıkları bilişsel kararlılık bir devlet ya da dikkat set kaydırmak için bir engelli yeteneği gösterir.
Bir konu kurallar kümesi ilgisiz ipuçları gelen ilgili farklılaştırmak için karmaşık uyaranlara uygulanabilir olduğunu öğrendiğinde bir dikkat seti oluşturulmaktadır. Örneğin, AST, hayvanlar ortam ile bir gıda ödül eşleştirme tarafından, ilgisiz bir işaret (yani, koku) dikkat ve ilgili ipucu (yani, kazma orta) cevap ve görmezden öğreneceksiniz. Orta ve koku değişiklikleri kazma tipi, ancak orta ve ödül arasında ilişki eşleştirilmiş kaldığı bu ilişki daha sonraki görevlerde takviye edilmiştir. Bu güçlendirilmiş kural bilişsel set oluşturur. Ters ve ekstra boyutlu vardiya: bilişsel esneklik AST protokol ölçüsü yönleri içinde iki aşama. Ters aşamasında, bir dimensio içinde daha önce olumsuz uyaranlara atn (bu örnekte orta) bir önceki aşamada olumlu uyaranlara görmezden hayvan zorlukları olan, şimdi olumlu. Keçe kazma orta önceki aşamada olumlu uyaranlar ve Örneğin, kağıt artık ters doğrudur, olumsuz uyaranlar oldu. Bu dikkat set korumak gerekir ki hayvanın esneklik zorlukları (yani, orta ilgili boyuttur) kuralı değiştiren bir boyut içinde uyaran ve ödül çifti için öğrendim ederken. Bir dikkat kümesi oluşumu alakasız boyutu (bu örnekte koku) İlgili boyut haline ekstra boyutlu vardiya safhada meydan. Daha önce öğrenilen kuralı kullanarak sürekli seçim tarafından belirtildiği gibi bir perseveratif tepki, ya aşamada bilişsel esneklik bir açığı yansıtır.
Insan olmayan primatlar ve kemirgenler hem de lezyon çalışmalar perf yeteneği atfedilebilir prefrontal korteks spesifik bölgelerini göstermiştirAST 1,9 belirli aşamaları kapatýnýz. Orbitofrontal korteks (OFC) lezyonlar, prefrontal korteks (PFC) bir alt bölge, AST 8 öğrenme ters açıklarının neden olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, ekstra boyutlu vardiya performans belirli zorluklar medial prefrontal korteks (MPFC) kurşun lezyonlar.
AST kullanarak çok sayıda çalışma fare ve insan olmayan primatlarda yapılan olmasına rağmen, göreceli olarak az sayıda farelerde, kognitif fonksiyon bir ölçüsü olarak AST kullanmışlardır. Farelerde genetik manipülasyon kolaylığı, ve, hastalıkların çeşitli eğitim adapte ve farelerde bu davranış tedbir doğrularken prefrontal korteks işlevini ölçmek için kritik ihtiyacı göz önüne alındığında PFC disfonksiyonu ile ilişkili hastalıklar üzerinde araştırma önemli bir ektir. Burada ayrıntılı protokol farelerde uygulama için optimize edilmiş ve Birrell ve Brown 1 prosedürün bir değişiklik fare specifi birçok yansıtırDaha önce 2,6,10-13 bildirilmiştir c uyarlamaları.
Protocol
Representative Results
Discussion
PFC aracılık bilişsel esneklik Açıkları nörolojik ve nöropsikiyatrik bozuklukların çeşitli ilişkili önemli bir sakatlık temsil ve sonuçları ve bu rahatsızlıklardan muzdarip bireylerin yaşam kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Farelerde kullanılmak üzere AST Optimizasyonu kortikal aracılı bilişsel işlev bozukluğu prefrontal bağlanmış hastalıklarda genetik temellerini araştıran için hayati önem taşımaktadır. Yukarıda tarif edilen yöntem özel bir bilişsel açığı…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma Translational Sciences ilerlemek için Ulusal Merkezi'nden hibe R01-MH090127, Ulusal Akıl Sağlığı Enstitüsü P30-MH089868 ve ödül numarası UL1TR001120 tarafından desteklenmiştir. içerik sadece yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka NIMH veya NCATS resmi görüşlerini temsil etmemektedir. Ayrıca, minnetle erken yöntem geliştirme rehberlik yaptığı değerli uzmanlık Dr. David Morilak kabul etmek istiyorum.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description | |
| Testing Chamber | Fabricated in-house, specifications can be found in protocol | |||
| 3 0z. Ramekins | BIA Cordon Bleu | 900002S12 | Purchased on amazon.com | |
| Essential Oils: | Fronteir Natural Products Co-Op | Purchased on http://www.frontiercoop.com/prodlist.php?ct=anpceoeo | ||
| Clove Bud | 191114 | |||
| Red Thyme | 191140 | |||
| Lemon | 190810 | |||
| Cinnamon Leaf | 191111 | |||
| Rosemary | 191133 | |||
| Citronella Java | 191112 | |||
| Vanilla in jojoba oil | 191231 | |||
| Anise Seed | 191102 | |||
| Ginger | 191121 | |||
| Nutmeg | 191161 | |||
| Filter Paper, 9.0 cm diameter | VWR International | 28310-048 | Purchased on https://us.vwr.com/ | |
| Digging Media | ||||
| Raffia | Ashland 8 oz Raffia | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips |
|
| Green Felt | Creatology Basic Felt Forest/Dark Green 36 in x 36 in | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares |
|
| Brown foam | Creatology Fun Foam 18 x 12 in sheets (light brown/tan) | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1/2 cm x 2 cm rectangles |
|
| Crepe paper (yellow) | Celebrate It Paper Crinkle 4 oz yellow jumbo | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips |
|
| Ribbon (turqoise) | Celebrate It Wide Ribbon 4 in x 10 yd 100% polyester | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ cut into 1 cm x 1 cm squares |
|
| Metallic | Celebrate It Metallic Crinkle Gold 2 oz | n/a | Purchased on http://www.michaels.com/ Cut into 1/2" to 1" strips |
|
| Googly Eyes, 4 mm | ME4144 | Purchased on http://factorydirectcraft.com/index.php | ||
| Black Sequins, 3 mm | 8780BK | |||
| Pink Pom Poms, 1/4 inch | 1018221 | |||
| Pipe Cleaners, red | 108430 | |||
| Bedding material/sawdust | Obtained from in-house animal resources | |||
| Timer | Control Company | 5000 | Purchased on http://www.control3.com/5000p.htm | |
| Lightly sweetened dry breakfast cereal loops | HEB | Honey nut toasted oats used in the protocol described, any lightly sweet coated breakfast cereal is recommended | ||
References
- Birrell, J. M., Brown, V. J. Medial frontal cortex mediates perceptual attentional set shifting in the rat. J Neurosci. 20 (11), 4320-4324 (2000).
- Garner, J. P., Thogerson, C. M., Wurbel, H., Murray, J. D., Mench, J. A. Animal neuropsychology: validation of the Intra-Dimensional Extra-Dimensional set shifting task for mice. Behav Brain Res. 173 (1), 53-61 (2006).
- Nagahara, A. H., Bernot, T., Tuszynski, M. H. Age-related cognitive deficits in rhesus monkeys mirror human deficits on an automated test battery. Neurobiol Aging. 31 (6), 1020-1031 (2010).
- Rock, P. L., Roiser, J. P., Riedel, W. J., Blackwell, S. Cognitive impairment in depression: a systematic review and meta-analysis. Psychol Med. , 1-12 (2013).
- Stuss, D. T., et al. Wisconsin Card Sorting Test performance in patients with focal frontal and posterior brain damage: effects of lesion location and test structure on separable cognitive processes. Neuropsychologia. 38 (4), 388-402 (2000).
- Bissonette, G. B., et al. Double dissociation of the effects of medial and orbital prefrontal cortical lesions on attentional and affective shifts in mice. J Neurosci. 28 (44), 11124-11130 (2008).
- Chase, E. A., Tait, D. S., Brown, V. J. Lesions of the orbital prefrontal cortex impair the formation of attentional set in rats. Eur J Neurosci. 36 (3), 2368-2375 (2012).
- McAlonan, K., Brown, V. J. Orbital prefrontal cortex mediates reversal learning and not attentional set shifting in the rat. Behav Brain Res. 146 (1-2), 97-103 (2003).
- Dias, R., Robbins, T. W., Roberts, A. C. Primate analogue of the Wisconsin Card Sorting Test: effects of excitotoxic lesions of the prefrontal cortex in the marmoset. Behav Neurosci. 110 (5), 872-886 (1996).
- Bissonette, G. B., Powell, E. M. Reversal learning and attentional set-shifting in mice. Neuropharmacology. 62 (3), 1168-1174 (2012).
- Colacicco, G., Welzl, H., Lipp, H. P., Wurbel, H. Attentional set-shifting in mice: modification of a rat paradigm, and evidence for strain-dependent variation. Behav Brain Res. 132 (1), 95-102 (2002).
- Kos, T., Nikiforuk, A., Rafa, D., Popik, P. The effects of NMDA receptor antagonists on attentional set-shifting task performance in mice. Psychopharmacology (Berl). 214 (4), 911-921 (2011).
- Tait, D. S., Chase, E. A., Brown, V. J. Attentional Set-Shifting in Rodents: a Review of Behavioural Methods and Pharmacological Results. Curr Pharm Des. , (2013).
- Lapiz-Bluhm, M. D., et al. Behavioural assays to model cognitive and affective dimensions of depression and anxiety in rats. J Neuroendocrinol. 20 (10), 1115-1137 (2008).
- Brigman, J. L., Bussey, T. J., Saksida, L. M., Rothblat, L. A. Discrimination of multidimensional visual stimuli by mice: intra- and extradimensional shifts. Behav Neurosci. 119 (3), 839-842 (2005).
